[发明专利]一种大分子偶联剂、其制备方法及其用途

说明书

一、技术领域

本发明设计一种功能高分子化学品及其制备方法，确切地说是由聚乙烯亚胺、硅烷偶联剂、硅酸酯制备的具有促进粘接和交联双重作用的大分子偶联剂及其制备方法。

二、背景技术

众所周知聚乙烯醇(PVA)是一种成膜性好、去静电、且对氧气阻隔性最好的可生物降解高分子产品。人们企图将PVA水溶液涂覆于普通塑料膜或纸张来制备具有高阻隔性能又符合环保要求的绿色软包装材料，造福社会。但由于PVA对塑料膜附着力差，耐水性差而妨碍了它的应用。长期以来，人们致力于研究克服这些问题。

三、发明内容

本发明旨在提供一种偶联剂，所要解决的技术问题是设计一种偶联剂结构使其能提高PVA对塑料表面的附着力并提高PVA的耐水性。

本发明遴选聚乙烯亚胺、环氧基硅氧烷3-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(又称为3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷，简称KH-560)和硅酸酯在溶剂中进行反应，其产物以聚乙烯亚胺为主链，主链上的部分胺基和亚胺基与KH-560上的环氧基反应而连接上烷氧基硅，然后加水使烷氧基发生部分水解及缩合反应使聚乙烯亚胺的烷氧基硅侧链延长，得到的大分子偶联剂简称PEOS。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

本发明聚乙烯亚胺接枝聚硅酸脂大分子偶联剂(简称PEOS)，其特征在于：是以聚乙烯亚胺、KH-560和硅酸酯发生接枝聚合反应再经水解后得到的大分子偶联剂；

其中聚乙烯亚胺的分子量为1000-100000；聚乙烯亚胺、KH-560和硅酸酯的摩尔比为1∶4-6∶12-18；

所述硅酸酯为原硅酸酯或聚硅酸酯，其中原硅酸酯选自硅酸四甲酯、硅酸四乙酯、硅酸四丙酯或硅酸四丁酯；聚硅酸酯是原硅酸酯经水解后再度缩聚得到的产物，以Si(OR)₃·[Si(OR)₂]_n·Si(OR)₃表示。

本发明大分子偶联剂的制备方法按以下步骤操作：

将KH-560和硅酸酯混合并加入溶剂得到混合液，向溶剂中加入聚乙烯亚胺，然后滴加所述混合液，于40-60℃搅拌反应5-10小时，反应液冷却至室温，随后向反应液中加入水，搅拌均匀后陈化24-72小时得到固含量10-40％的PEOS溶液；

其中聚乙烯亚胺、KH-560、硅酸酯和水的摩尔比为1∶4-6∶12-18∶16-24；聚乙烯亚胺的数均分子量为1000-100000；

所述硅酸酯为原硅酸酯或聚硅酸酯；其中原硅酸酯选自硅酸四甲酯、硅酸四乙酯、硅酸四丙酯或硅酸四丁酯；聚硅酸酯是原硅酸酯经水解后再度缩聚得到的产物，以Si(OR)₃·[Si(OR)₂]_n·Si(OR)₃表示。

所述溶剂为醇类、酮类或醚醇类溶剂。

所述醇类溶剂选自乙醇、丙醇、异丙醇或丁醇；所述酮类溶剂选自丙酮或丁酮；所述醚醇类溶剂选自乙二醇醚或丙二醇醚。

陈化前在体系中加入氨水调pH值8-10或加入盐酸调pH值2-6，可以缩短陈化时间为2-24小时。

本发明大分子偶联剂的用途，是将PVA胶液涂覆于塑料表面制备复合膜时作为偶联剂。具体使用时，PEOS溶液的固含物(即溶质)的质量为PVA溶液固含物质量的0.5-5％。

所述塑料为PET、BOPP、CPP、PA或PE等各类市售塑料膜。

本发明大分子偶联剂是高分子接枝聚合的产物，具有高的极性和反应性，是一种高分子界面偶联剂、润湿促进剂，能大大提高界面相容性、附着力。由于高分子接枝的硅氧烷基侧链也较长，可以由表而里发生深度交联作用，从而又具有交联剂作用，大大提高PVA涂层的耐水性。

PEOS的性能：

1、高附着性和吸附性

由于本发明大分子偶联剂PEOS结构中具有极性基团(氨基)和疏水基(乙烯基丙基)结构，能够与不同的物质相结合，比如，氨基能与羧基反应生成氢链，氨基能与羧基反应生成离子链，氨基能与碳酸基反应生成共价链，利用这些综合力，可广泛应用于油墨、涂料、粘合剂等领域，提高界面接着力。

2、反应性

由于具有反应性很强的伯胺和仲胺，能够很容易与环氧、异氰酸酯(-NCO)、羧基(-COOH)反应，由于又具有容易发生水解的烷氧基(-OR)及水解后的高活性硅羟基(-SiOH)，能够与羟基(-OH)发生缩合反应，从而可广泛用于含羟基、羧基、环氧基、异氰酸酯基等聚合物的交联剂。